英威腾Goodrive 800变频器在电磁搅拌设备上应用_英威腾Goodrive800_变频器

英威腾Goodrive 800变频器在电磁搅拌设备上应用

2016/8/30 16:30:17

前言

由于其具有各种优点，比如无接触污染、均匀的溶液温度、较短的熔炼时间、相同的化学成分、减少氧化渣、低烧损、高指数可控性和高电气化水平，作为金属冶炼过程中的关键设备，电磁搅拌机已广泛应用于冶金行业。变频电源是电磁搅拌机的重要组成部分，其特点决定了金属冶炼的质量、节能效果、搅拌质量指数。一般来说，电磁搅拌机的传统电源是AC-AC或两象限AC-DC-AC，其中存在许多缺陷，比如功率因数低、谐波干扰大、电网能量回馈不可行、突然断电时容易致使爆炸事故。而四象限变频器可以科学配置，给电磁搅拌系统提供变频电源，从而可避免传统电源的诸多缺陷。

I.工作原理

感应电磁搅拌机主要由变频电源和电感器组成。根据电磁感应原理，高强度的磁场作用于金属溶液（导体），因此使得它有规律地移动。变频电源改变50/60Hz交流工频为可调输出电压0.5~5.0Hz 变频分离低频电源，当电源通过电感器时形成交替移动磁场，移动磁场通过穿透在炉底部的不锈钢板对金属溶液产生作用，在磁场的作用下，金属溶液产生感应电动势和感应电流，同时在磁场的交互作用下，感应电流产生电磁力，从而使金属溶液有规律地移动，达到溶液搅拌的目的。改变移动磁场的方向和强度能有效地控制金属液的搅拌方向和强度。电磁搅拌示意图如图（1）所示。

图（1）电磁搅拌示意图

II.变频电源的技术要求

•变频分离控制

•上位机触摸屏和MODBUS之间的通信

•电压等级：AC 380V

•功率因数≥0.96，满负荷在0.98以上

•AC-DC-AC四象限变频器

•允许三相输出电流不平衡度≥15％

•可调频率0.5Hz-5HZ，正常运行频率0.5Hz-1Hz

•频率调整分辨率0.1Hz（至少），0.05Hz（最佳）

•可设定运行时间

•倒计时停止设置

•低频大电感器件

•需要考虑紧急停止时负载电感的能量释放

III.变频电源的选择和配置

IV.接线图

图（2）四象限变频器主电路接线图

V.Goodrive800四象限变频器应用在电磁搅拌设备上的优点

变频电源Goodrive800四象限变频器是一款专为高端市场而研发的高性能变频器。其电流额定值是根据在高负载情况而设计的，因此它适用于高过载容量、高可靠性和连续运行的环境。

通过采用国际流行的模块化设计，Goodrive800四象限变频器可以提供整流单元、逆变单元和滤波器单元或一整套设备，以满足OEM和集成系统用户和客户的要求。其技术特点如下：

◆整流采用IGBT有功部分，PWM调制可以把再生能量转换为电力，然后反馈给电网，功率因数可以达到0.98以上，因此，可以实现最大化节能；

◆母线电压和输出电压连续、可控、稳定（电网侧电压波动影响较少），解决了因AC-AC变频器或普通二象限变频器的大电压波动而对金属冶炼产生的影响；

◆提供变频控制、开环矢量控制和闭环矢量控制，支持变频分离，解决了电磁搅拌机在特殊负载情况下正常工作时，安全停机的自动保护问题；

◆采用模块化结构设计，便于组装和现场维护；各单元的接线均为顶入底出，满足了公共直流母线方案。

◆各单元之间采用光纤通信，以实现主控板和单元控制之间光电隔离，在长距离传输的特殊要求下，确保系统的可靠性；

◆支持多种通讯协议包括Modbus、Profibus、CAN、以太网和DeviceNet，适用于各类工业领域的应用；

◆提供完善的变频保护功能。除了传统的保护功能，比如过流保护、过压保护、过温保护，还关注电机侧的保护，通过温度检测端，实时检测电机的运行温度，以提供有效的过温保护；

◆标准STO（安全关断），SS1（安全停止1），SLS（安全限速），SBC（安全制动控制）保护最大化地确保系统的安全性和可靠性；

◆EMC性能满足C3要求。

VI.现场调试和参数设置

Goodrive800四象限变频器整流单元的参数设置：

Goodrive800四象限变频器逆变单元的参数设置：

功能码名称设置值说明

由于变频电源的负荷为较大电感（约25mH），会存在因大电感的能量释放而引起的冲击。行业应用中的技术难点是：1.在0.8~2Hz运行频率，350A工作电流和45°C环境温度的情况下，保持长时间稳定运行；2.滑行停车时，可以成功释放大电感能量，对电网无任何冲击，也不会引起故障报警；3.在电网异常关闭情况下，确保大电感能量可以成功释放；4.在额定负载（320A）的情况下，反馈到电网的功率因数应不低于96％。

为了保证在滑行停车或电网异常关闭的情况下，能够成功释放大电感能量，在变频电源的DC母线上增加制动单元和制动电阻，以便及时释放再生能量。最后，进行负载测试，在额定负载下，能量回馈功率因数达0.98以上。至此，调试圆满成功，受到客户高度赞扬。